山东省郓城县实验中学高中物理固体液体气体学案(无答案)新人教版选修3
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第二节液体课堂探究探究一液体的微观结构与液体的表面张力问题导引“水上飘”在武侠小说中常用来形容一个人轻功高,而生活中一些小昆虫就能在水面上轻松地跑来跑去,甚至在水面上“亭亭玉立”。
你知道它们是怎么做到的吗?提示:靠水的表面张力产生的作用。
名师精讲1.液体的微观结构液体中的分子跟固体一样是聚集在一起的,液体分子的热运动主要表现为在平衡位置附近做微小的振动,但液体分子只在很小的区域内有规则地排列,这种区域是暂时形成的,边界和大小随时改变,有时瓦解,有时又重新形成。
液体由大量这种暂时形成的小区域构成,这种小区域杂乱无章地分布着。
2.液体的宏观特性(1)各向同性:液体由大量暂时形成的杂乱无章分布的小区域构成,所以液体表现出各向同性。
(2)一定体积:液体分子的排列更接近于固体,液体中的分子聚集在一起,分子间距接近于r0,相互间的束缚作用强,主要表现为在平衡位置附近做微小振动,所以液体具有一定的体积。
(3)流动性:液体分子能在平衡位置附近做微小的振动,但没有长期固定的平衡位置,液体分子可以在液体中移动,这是液体具有流动性的原因。
(4)扩散特点:液体中扩散现象是由液体分子运动产生的,分子在液体里的移动比在固体中容易得多,所以液体的扩散要比固体的扩散快。
3.液体的表面张力及其作用(1)表面张力的形成原因:表面张力的形成原因是表面层(液体跟空气接触的一个薄层)中分子间距离大,分子间的相互作用表现为引力。
(2)表面张力的方向:表面张力的方向和液面相切,垂直于液面上的各条分界线。
如图所示。
(3)表面张力的大小:表面张力的大小除了跟边界线长度有关外,还跟液体的种类、温度有关。
(4)表面张力的作用:表面张力使液体表面具有收缩趋势,使液体表面积趋于最小。
而在体积相同的条件下,球形的表面积最小。
例如,吹出的肥皂泡呈球形,滴在洁净玻璃板上的水银滴呈球形。
(但由于受重力的影响,往往呈扁球形,在完全失重条件下才呈球形)【例题1】水的密度比沙的密度小,为什么沙漠中的风能刮起大量沙子,而海洋上的风却只带有少量的水沫?解析:由于海水水面有表面张力的作用,水珠之间相互吸引着,风很难把水珠刮起,只能形成海浪,所以海洋上的风只带着少量的水沫,而沙漠中的沙子却不一样,沙粒之间作用力很小,几乎没有,所以风很容易刮起大量沙子。
学习目标:1.[物理观念]知道表面张力、浸润、不浸润、毛细现象及液晶的概念和实验证据,并能解释相关的自然现象。
2.[科学思维]理解液体的微观结构,能解释表面张力、浸润与不浸润产生的原因。
掌握液晶对光学具有各向异性,并能解决相关问题。
3.[科学探究]掌握探究表面张力和毛细现象的实验,学会与他人交流合作,提高动手能力和观察探究能力。
4.[科学态度与责任]通过对自然现象的分析,体验科学规律的应用价值,培养探索科学的兴趣。
阅读本节教材,回答第36页“问题”并梳理必要的知识点。
教材P36“问题”提示:液体的表面层有表面张力,可使液面收缩到最小,因而水凸起来而不会流出来。
一、液体的表面张力1.表面层:液体表面有一层跟气体接触的薄层,叫作表面层。
2.分子力的特点在液体内部,分子间的平均距离略小于r0,分子间的作用力表现为斥力;在表面层,分子比较稀疏,分子间距离略大于r0,分子间的作用力表现为引力。
3.表面张力(1)定义:液体表面的这种力使液体表面绷紧,叫作液体的表面张力。
(2)作用效果:使液体表面具有收缩趋势。
说明:表面张力使液体表面收缩到最小。
二、浸润和不浸润、液晶1.浸润和不浸润(1)一种液体会润湿某种固体并附着在固体的表面上,这种现象叫作浸润;一种液体不会润湿某种固体,也就不会附着在这种固体的表面上,这种现象叫作不浸润。
(2)浸润和不浸润是分子力作用的表现。
2.毛细现象(1)毛细现象:浸润液体在细管中上升的现象,以及不浸润液体在细管中下降的现象,称为毛细现象。
(2)毛细管内外液面的高度差与毛细管的内径有关,毛细管的内径越小,高度差越大。
3.液晶(1)液晶:像液体一样具有流动性,而其光学性质与某些晶体相似,具有各向异性的物质叫液晶。
这是介于液态和固态间的一种中间态。
(2)出现液晶态的条件:液晶是一种特殊物质,有些物质在特定的温度范围之内具有液晶态,另一些物质,在适当的溶剂中溶解时,在一定浓度范围内具有液晶态。
第二节液体【素养目标定位】※了解液体的微观结构※知道生活中的表面张力现象※知道生活中的浸润和不浸润现象,了解毛细现象※了解液晶的特性及应用【素养思维脉络】课前预习反馈知识点1 液体的微观结构1.液体的宏观性质液体的性质介于气体和固体之间。
2.特点(1)与固体一样具有一定的体积,不易__压缩__。
(2)像气体一样没有固定的形状,具有__流动性__。
(3)液体表现出各向__同__性。
(4)液体扩散比固体扩散__快__。
知识点2 液体的表面张力1.表面层(1)液体跟__气体__接触表面存在一个薄层叫作表面层。
(2)表面层里的分子比液体内部__稀疏__,分子间的距离比液体内部__大一些__,分子力表现为__引__力。
2.表面张力(1)液面各部分间相互__吸引__的力叫作表面张力。
(2)表面张力是表面层内分子力作用的结果。
表面张力使液体表面具有__收缩__趋势,使液体表面积趋于__最小__。
知识点3 浸润和不浸润1.定义一种液体会润湿某种固体并附着在固体的表面上,这种现象叫作__浸润__;一种液体不会润湿某种固体,也就不会附着在这种固体的表面,这种现象叫作__不浸润__。
2.附着层当液体与__固体__接触时,接触的位置形成一个液体薄层,叫作附着层。
知识点4 毛细现象1.定义浸润液体在细管中__上升__的现象,以及不浸润液体在细管中__下降__的现象,称为毛细现象。
2.毛细管内外液面的高度差与毛细管内径的关系毛细管内径__越小__,高度差越大。
知识点5 液晶1.液晶的定义有些化合物像液体一样具有__流动性__,而其光学性质与某些__晶体__相似,具有各向__异__性,处于这种状态的化合物叫作液晶。
2.液晶的用途液晶可用作__显示__元件,在生物医学、电子工业、航空工业中都有重要应用。
辨析思考『判一判』(1)表面张力是分子力的宏观表现。
(√)(2)表面张力使液体表面具有向外扩张的趋势。
(×)(3)有些昆虫可以在水面上自由走动是由于有液体表面张力的缘故。
第2讲固体、液体与气体考点1 固体和液体的性质1.晶体和非晶体(1)单晶体具有各向异性,但不是在各种物理性质上都表现出各向异性.(2)只要是具有各向异性的物体必定是晶体,且是单晶体.(3)只要是具有确定熔点的物体必定是晶体,反之,必是非晶体.(4)有些晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化.2.液体表面张力1.(多选)下列说法正确的是( BCD )A.将一块晶体敲碎后,得到的小颗粒是非晶体B.固体可以分为晶体和非晶体两类,有些晶体在不同方向上有不同的光学性质C.由同种元素构成的固体,可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体D.在合适的条件下,某些晶体可以转变为非晶体,某些非晶体也可以转变为晶体E.在熔化过程中,晶体要吸收热量,但温度保持不变,内能也保持不变解析:晶体被敲碎后,构成晶体的分子或原子的空间点阵结构没有发生变化,仍然是晶体,A错误;有些晶体在光学性质方面是各向异性的,B正确;同种元素构成的不同晶体互为该元素的同素异形体,C正确;如果外界条件改变了物质分子或原子的排布情况,晶体和非晶体之间可以互相转化,D正确;晶体熔化过程中,分子势能发生变化,内能发生了变化,E错误.2.(多选)下列说法正确的是( ACD )A.把一枚针轻放在水面上,它会浮在水面.这是因为水表面存在表面张力B.水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠,而在干净的玻璃板上却不能,这是因为油脂使水的表面张力增大C.在围绕地球飞行的宇宙飞船中,自由飘浮的水滴呈球形,这是表面张力作用的结果D.在毛细现象中,毛细管中的液面有的升高,有的降低,这与液体的种类和毛细管的材质有关E.当两薄玻璃板间夹有一层水膜时,在垂直于玻璃板的方向很难将玻璃板拉开,这是由于水膜具有表面张力的缘故解析:水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠,这是不浸润的结果,而在干净的玻璃板上不能形成水珠,这是浸润的结果,选项B错误.玻璃板很难被拉开是由于分子引力的作用,选项E错误.对饱和汽及饱和汽压的理解(1)饱和汽压跟液体的种类有关,在相同的温度下,不同液体的饱和汽压一般是不同的.(2)饱和汽压跟温度有关,饱和汽压随温度的升高而增大.(3)饱和汽压跟体积无关,在温度不变的情况下,饱和汽压不随体积的变化而变化.考点2 气体压强的计算及微观解释1.产生的原因:由于大量分子无规则地运动而碰撞器壁,形成对器壁各处均匀、持续的压力,作用在器壁单位面积上的压力叫做气体的压强.2.决定因素(1)宏观上:决定于气体的温度和体积.(2)微观上:决定于分子的平均动能和分子的密集程度.3.压强计算的两个常用模型(1)活塞模型(如图甲)对“活塞模型”类求压强的问题,其基本的方法就是先对活塞进行受力分析,然后根据平衡条件或牛顿第二定律列方程.(2)连通器模型(如图乙)根据帕斯卡定律可知,同一液体中的相同高度处压强一定相等,所以密闭气体压强p=p0+ρgh.1.(2019·山东聊城模拟)(多选)对于一定质量的理想气体,下列论述正确的是( ACE )A .若单位体积内分子个数不变,当分子热运动加剧时,压强一定变大B .若单位体积内分子个数不变,当分子热运动加剧时,压强可能不变C .若气体的压强不变而温度降低,则单位体积内分子个数一定增加D .若气体的压强不变而温度降低,则单位体积内分子个数可能不变E .气体的压强由温度和单位体积内的分子个数共同决定解析:单位体积内分子个数不变,当分子热运动加剧时,单位面积上的碰撞次数和碰撞的平均力都增大,因此这时气体压强一定增大,故选项A 正确,B 错误;若气体的压强不变而温度降低,则气体的体积减小,则单位体积内分子个数一定增加,故选项C 正确,D 错误;气体的压强由气体的温度和单位体积内的分子个数共同决定,选项E 正确.2.如图所示,一个横截面积为S 的圆筒形容器竖直放置,金属圆块A 的上表面是水平的,下表面是倾斜的,下表面与水平面的夹角为θ,圆块的质量为M ,不计圆块与容器内壁之间的摩擦,若大气压强为p 0,则被圆块封闭在容器中的气体的压强p 为( D )A .p 0+Mg cos θSB.p 0cos θ+MgS cos θC .p 0+Mg cos 2θSD .p 0+Mg S解析:对圆块进行受力分析:重力Mg ,大气压的作用力p 0S ,封闭气体对它的作用力pScos θ,容器侧壁的作用力F 1和F 2,如图所示.由于不需要求出侧壁的作用力,所以只考虑竖直方向合力为零,就可以求被封闭的气体压强.圆块在竖直方向上受力平衡,故p 0S +Mg =⎝ ⎛⎭⎪⎫pS cos θcos θ,即p =p 0+Mg S,D 正确.3.若已知大气压强为p 0,如图所示各装置均处于静止状态,图中液体密度均为ρ,求被封闭气体的压强.解析:在图甲中,以高为h 的液柱为研究对象,由二力平衡知p 气·S +ρgh ·S =p 0S 所以p 气=p 0-ρgh在图乙中,以B 液面为研究对象,由平衡方程F 上=F 下,有:p 气S +ρghS =p 0S p 气=p 0-ρgh在图丙中,以B 液面为研究对象,有p气S+ρghS sin60°=p B S=p0S所以p气=p0-32ρgh在图丁中,以液面A为研究对象,由二力平衡得p气S=(p0+ρgh1)S所以p气=p0+ρgh1.答案:甲:p0-ρgh乙:p0-ρgh丙:p0-32ρgh丁:p0+ρgh1考点3 气体实验定律及理想气体状态方程1.气体状态变化的图象问题2.理想气体状态方程与气体实验定律的关系p 1V 1T 1=p 2V 2T 2⎩⎪⎨⎪⎧温度不变:p 1V 1=p 2V 2(玻意耳定律)体积不变:p 1T 1=p2T 2(查理定律)压强不变:V 1T 1=V2T2(盖—吕萨克定律)3.几个重要的推论(1)查理定律的推论:Δp =p 1T 1ΔT . (2)盖—吕萨克定律推论:ΔV =V 1T 1ΔT . (3)理想气体状态方程的推论:p 0V 0T 0=p 1V 1T 1+p 2V 2T 2+…. 考向1 气体图象的理解与应用(多选)如图所示,一定质量的理想气体,从图示A 状态开始,经历了B 、C 状态,最后到D 状态,下列判断正确的是( )A .A →B 过程温度升高,压强不变 B .B →C 过程体积不变,压强变小 C .B →C 过程体积不变,压强不变D .C →D 过程体积变小,压强变大E .C →D 过程温度不变,压强变小【解析】 由题图可知,在A →B 的过程中,气体温度升高,体积变大,且体积与温度成正比,由pVT=C 可知,气体压强不变,故选项A 正确;在B →C 的过程中,体积不变,而温度降低,由pV T=C 可知,气体压强变小,故选项B 正确,C 错误;在C →D的过程中,气体温度不变,体积变小,由pV T=C 可知,气体压强变大,故选项D 正确,E 错误.【答案】 ABD1.某一定质量理想气体发生等压膨胀、等温压缩、等容降温三个状态变化后回到初始状态,整个过程的p V 图象如图所示,则下列也能反映该过程的图象是( B )解析:根据理想气体状态方程pV T=C ,等压膨胀过程,温度增加,p T 图象与T 轴平行,等温压缩过程,压强增加,p T 图象与p 轴平行,等容降温过程,压强减小,p T 图象经过坐标原点,故A 错误,B 正确;根据理想气体状态方程pV T=C ,等压膨胀过程,温度增加,V T 图象经过坐标原点,等温压缩过程,压强增加,V T 图象与V 轴平行,等容降温过程,压强减小,V T 图象与T 轴平行,故C 、D 错误.气体状态变化图象的应用技巧(1)求解气体状态变化的图象问题,应当明确图象上的点表示一定质量的理想气体的一个平衡状态,它对应着三个状态参量;图象上的某一条直线段或曲线段表示一定质量的理想气体状态变化的一个过程.(2)在V T 图象(或p T 图象)中,比较两个状态的压强(或体积)大小,可以比较这两个状态到原点连线的斜率的大小,其规律是:斜率越大,压强(或体积)越小;斜率越小,压强(或体积)越大.考向2 气体实验定律及状态方程的应用如图所示,长度为4l 、横截面积为S 的汽缸A 、B 导热良好、内壁光滑,A 竖直固定、B 水平固定,A 、B 之间由一段容积可忽略的细管相连,将整个装置置于温度为20 ℃、大气压强为p 0的环境中,活塞C 、D 的质量均为m =p 0Sg.原长为2l 的轻弹簧,一端连接活塞C 、另一端固定在汽缸A 底部.稳定后活塞C 距汽缸A 底部3l2,活塞D 距汽缸B 的底部3l .求:(1)弹簧的劲度系数k ;(2)若在活塞D 上施加一水平向左的力缓慢推动活塞D ,使汽缸A 中弹簧恢复原长,此时活塞D 距汽缸B 底部的距离.[审题指导] 两汽缸连通,稳定时,B 汽缸中D 活塞不运动,说明封闭气体的压强为p 0,对A 汽缸中活塞C 受力分析可以求出弹簧的劲度系数.用力向左推动D ,封闭气体做等温变化,当弹簧为原长时,对C 受力分析,可以求出此时封闭气体的压强,根据玻意耳定律可以求出活塞D 距汽缸B 底部的距离.【解析】 (1)对活塞C 受力分析,有mg =k ⎝ ⎛⎭⎪⎫2l -32l解得k =2p 0Sl(2)对活塞C ,弹簧恢复原长时有mg +p 0S =pS 解得p =2p 0此时对汽缸A 、B 中的气体,根据玻意耳定律得,p 0⎝⎛⎭⎪⎫3l +32l S =p (2l +x )S 解得x =14l【答案】 (1)2p 0S l (2)14l2.(2019·贵州铜仁模拟)如图所示,地面上放置有一内壁光滑的圆柱形绝热汽缸,汽缸的横截面积S =2.5×10-3m 3,绝热活塞到汽缸底部的距离为L =0.5 m ,活塞的质量和厚度均可忽略,活塞上固定一个力传感器,传感器通过一根竖直细杆与天花板固定好,气缸内密封有温度t 1=27 ℃的理想气体,此时力传感器的读数恰好为0,若外界的大气压强p 0=1.0×105Pa 保持不变,求:(1)如果保持活塞不动,当力传感器的读数达到F =300 N 时,密封气体温度升高到多少? (2)如果从初状态开始将活塞往下压,当下压的距离为x =0.2 m 时力传感器的示数达到F =450 N ,则通过压缩气体可以使此密封气体的温度升高到多少?解析:(1)温度T 1=t 1+273 K =300 K ,密封气体初态压强p 1=p 0=1.0×105 Pa末态压强:p 2=p 0+F S=2.2×105Pa密封气体发生等容变化,由查理定律得p 1T 1=p 2T 2代入数据得T 2=660 Kt 2=T 2-273 ℃=387 ℃(2)如果从初状态开始往下压,则气体的压强、体积、温度都会发生变化,则根据理想气体状态方程有p 1V 1T 1=p 2V 2T 2代入数据有T 2=504 Kt 2=T 2-273 ℃=231 ℃答案:(1)387 ℃ (2)231 ℃利用气体实验定律及气体状态方程解决问题的基本思路考点4 关联气体的状态变化问题考向1 通过活塞相关联(2018·全国卷Ⅰ)如图,容积为V 的汽缸由导热材料制成,面积为S 的活塞将汽缸分成容积相等的上下两部分,汽缸上部通过细管与装有某种液体的容器相连,细管上有一阀门K .开始时,K 关闭,汽缸内上下两部分气体的压强均为p 0.现将K 打开,容器内的液体缓慢地流入汽缸,当流入的液体体积为V 8时,将K 关闭,活塞平衡时其下方气体的体积减小了V6.不计活塞的质量和体积,外界温度保持不变,重力加速度大小为g .求流入汽缸内液体的质量.[审题指导] 关键词理解,隐含条件显性化(1)关键词“导热”说明气体上下两部分温度相等,且与环境温度相同. (2)外界温度保持不变,说明气体做等温变化. (3)流入液体产生的压强p ′=mg S.(4)K 关闭,说明外部液体对气体压强不产生影响.【解析】 本题考查气体实验定律、气体压强计算等知识.设活塞再次平衡后,活塞上方气体的体积为V 1,压强为p 1;下方气体的体积为V 2,压强为p 2.在活塞下移的过程中,活塞上、下方气体的温度保持不变,由玻意耳定律得p 0V2=p 1V 1①p 0V2=p 2V 2②由已知条件得V 1=V 2+V 6-V 8=1324V ③V 2=V 2-V 6=V 3④设活塞上方液体的质量为m ,由力的平衡条件得p 2S =p 1S +mg ⑤联立以上各式得m =15p 0S26g ⑥【答案】15p 0S26g考向2 通过水银柱相关联在两端封闭、粗细均匀的U 形细玻璃管内有一段水银柱,水银柱的两端各封闭有一段空气.当U 形管两端竖直朝上时,左、右两边空气柱的长度分别为l 1=18.0 cm 和l 2=12.0 cm ,左边气体的压强为12.0 cmHg.现将U 形管缓慢平放在水平桌面上,没有气体从管的一边通过水银逸入另一边.求U 形管平放时两边空气柱的长度.在整个过程中,气体温度不变.【解析】 设U 形管两端竖直朝上时,左、右两边气体的压强分别为p 1和p 2.U 形管水平放置时,两边气体压强相等,设为p ,此时原左、右两边气柱长度分别为l 1′和l 2′.p 2=p 1-6 cmHg由玻意耳定律有p 1l 1=pl 1′ p 2l 2=pl 2′两边气柱长度的变化量大小相等l 1′-l 1=l 2-l 2′ 解得l 1′=22.5 cm l 2′=7.5 cm 【答案】 22.5 cm 7.5 cm多个系统相互联系的定质量气体问题,往往以压强建立起系统间的关系,各系统独立进行状态分析,要确定每个研究对象的变化性质,分别应用相应的实验定律,并充分应用各研究对象之间的压强、体积、温度等量的有效关联.若活塞可自由移动,一般要根据活塞平衡确定两部分气体的压强关系.学习至此,请完成课时作业42。
第3讲饱和汽与饱和汽压[目标定位] 1.知道饱和汽、未饱和汽及饱和汽压这些概念的含义.2.了解相对湿度概念的含义以及它对人的生活和植物生长等方面的影响.3.了解湿度计的结构与工作原理.一、汽化1.定义:物质从液态变成气态的过程叫做汽化.2.两种方式:蒸发表面任意温度沸腾表面和内部一定温度(沸点)1.动态平衡:从液体中飞出的分子数目与回到液体的分子数目相等,液体不会再减少,蒸汽的密度也不会再增加,达到一种动态平衡.2.饱和汽和未饱和汽与液体处于动态平衡的蒸汽,叫做饱和汽.没有达到饱和状态的蒸汽,叫未饱和汽.3.饱和汽压:在一定温度下,饱和汽的分子数密度是一定的,因而饱和汽的压强也是一定的,这个压强就叫饱和汽压.三、湿度1.绝对湿度:空气中所含水蒸汽的压强.2.相对湿度:空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压的比值,叫空气的相对湿度.四、湿度计常见的湿度计有:干湿泡湿度计、湿度传感器.一、蒸发和沸腾1.蒸发只发生在液体表面,任何温度下都能发生.2.沸腾条件:(1)达到沸点;(2)能继续吸热.3.沸点与大气压强有关:大气压强越高,沸点越高.例1如图1所示,在一个大烧杯A内放一个小烧杯B,杯内都放有水,现对A的底部加热,则( )图1A.烧杯A中的水比B中的水先沸腾B.两烧杯中的水同时沸腾C.烧杯A中的水会沸腾,B中的水不会沸腾D.上述三种情况都可能答案 C解析对烧杯A加热到水的沸点后,若继续加热,烧杯A中的水会沸腾.由于沸腾时水的温度保持在沸点不变,即烧杯B中的水也达到沸点,但由于它与烧杯A中的水处于热平衡状态,两者间无温度差,无法再从烧杯A的水中吸热,因此烧杯B中的水只能保持在沸点而不会沸腾.二、对饱和汽和饱和汽压的理解1.饱和汽概念:与液体处于动态平衡的蒸汽.2.动态平衡(1)实质:密闭容器中的液体,单位时间逸出液面的分子数和返回液面的分子数相等,即处于动态平衡,并非分子运动的停止.(2)特点:动态平衡是有条件的,外界条件变化时,原来的动态平衡状态被破坏,经过一段时间才能达到新的平衡.3.饱和汽压的决定因素(1)饱和汽压跟液体的种类有关实验表明,在相同的温度下,不同液体的饱和汽压一般是不同的.挥发性大的液体,饱和汽压大.(2)饱和汽压跟温度有关饱和汽压随温度的升高而增大.这是因为温度升高时,液体里能量较大的分子增多,单位时间内从液面飞出的分子也增多,致使饱和汽的密度增大,同时蒸汽分子热运动的平均动能也增大,这也导致饱和汽压增大.(3)饱和汽压跟体积无关在温度不变的情况下,饱和汽的压强不随体积而变化.例2如图2所示,一个有活塞的密闭容器内盛有饱和水汽与少量的水,则可能发生的现象是( )图2A .温度保持不变,慢慢地推进活塞,由pV T=C 可知容器内饱和汽压强会增大B .温度保持不变,慢慢地推进活塞,容器内压强不变C .温度保持不变,慢慢地拉出活塞,容器内饱和水汽分子数不变D .不移动活塞而将容器放在沸水中,容器内压强不变答案 B解析 慢慢推进活塞和慢慢拉出活塞,密闭容器内体积发生变化,而温度保持不变.饱和汽的压强只和温度有关,与体积无关.故A 错,B 正确;温度不变,则饱和汽压不变,饱和汽密度不变,但由于体积增大,饱和汽分子数增加,C 错;不移动活塞而将容器放入沸水中,容器内饱和汽温度升高,故压强应发生变化,D 错误;故选B.借题发挥 饱和汽压随温度的升高而增大.饱和汽压与蒸汽所占的体积无关,也和此气体中有无其他气体无关.针对训练 将未饱和汽转化成饱和汽,下列方法可行的是( )A .保持温度不变,减小体积B .保持温度不变,减小压强C .保持体积不变,降低温度D .保持体积不变,减小压强答案 ACD解析 未饱和汽的密度小于饱和汽的密度,未饱和汽压小于饱和汽压,因气体实验定律对未饱和汽是近似适用的,保持温度不变,减小体积,可以增大压强,增大饱和汽的密度,则A 项正确,B 项错误;降低温度,饱和汽压减小,若体积不变,当降低温度时,可使压强减小到降低温度后的饱和汽压,则C 项正确,D 项也正确.三、对空气湿度的理解1.绝对湿度:空气中所含水蒸气的压强叫空气的绝对湿度.2.相对湿度:在某一温度下,空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压之比,称为空气的相对湿度.即相对湿度=水蒸气的实际压强同温度水的饱和汽压相对湿度与绝对湿度和温度都有关系,在绝对湿度不变的情况下,温度越高,相对湿度越小,人感觉越干燥;温度越低,相对湿度越大,人感觉越潮湿.例3气温为10 ℃时,测得空气的绝对湿度p=800 Pa,则此时的相对湿度为多少?如果绝对湿度不变,气温升至20 ℃,相对湿度又为多少?(已知10 ℃的水蒸气的饱和汽压为p1=1.228×103Pa,20 ℃时水蒸气的饱和汽压为p2=2.338×103 Pa.)答案65.1% 34.2%解析由题中找出绝对湿度压强和该温度时水蒸气的饱和汽压,即可求出相对湿度.10 ℃时水蒸气的饱和汽压为p1=1.228×103 Pa,由相对湿度公式得此时的相对湿度:B1=pp1×100%=8001.228×103×100% ≈65.1%.20 ℃时水蒸气的饱和汽压为p2=2.338×103 Pa,同理得相对湿度:B2=pp2×100%=8002.338×103×100%≈34.2%.蒸发和沸腾1.有甲、乙、丙三支相同的温度计,其中一支不准确,将甲放在空气中、乙放在密闭的酒精瓶中,将丙放在开口的酒精瓶中,过一段时间,三支温度计的示数都是22 ℃,则( ) A.甲不准确B.乙不准确C.丙不准确D.不能判定哪支不准确答案 C解析蒸发吸热,液体本身的温度要降低,甲温度计上无液体,不存在蒸发现象;乙放在密闭的酒精瓶中,蒸发受阻,不能进行,故温度计的示数与周围环境的温度相同;丙在开口的酒精瓶中,酒精蒸发吸热,酒精温度应降低,所以应低于22 ℃,故丙不准确.饱和汽和饱和汽压2.下列关于饱和汽与饱和汽压的说法中,正确的是( )A.密闭容器中某种蒸汽开始时若是饱和的,保持温度不变,增大容器的体积,蒸汽仍是饱和的B.对于同一种液体,饱和汽压随温度升高而增大C.温度不变时,饱和汽压随饱和汽体积的增大而增大D.相同温度下,各种液体的饱和汽压都相同答案 B解析密闭容器中某种蒸汽开始时若是饱和的,保持温度不变,增大容器的体积,就会变成不饱和汽,所以A是错的;温度一定时,同种液体的饱和汽压与饱和汽的体积无关,也与液体上方有无其他气体无关,所以C 是错的;相同温度下,不同液体的饱和汽压是不相同的,所以D 是错的.空气湿度及应用3.在相对湿度相同的情况下,比较可得( )A .冬天的绝对湿度大B .夏天的绝对湿度大C .冬天的绝对湿度小D .夏天的绝对湿度小 答案 BC解析 因冬天比夏天的气温低,对应的饱和汽压小,又根据相对湿度公式可知,冬天的绝对湿度小,夏天的绝对湿度大,所以B 、C 对.4.白天的气温是30 ℃,空气的相对湿度是60%,天气预报夜里的气温要降到20 ℃,那么夜里空气中的水蒸气会不会成为饱和汽?为什么?(30 ℃时,空气的饱和汽压为4.24×103Pa ;20 ℃时,空气的饱和汽压为2.3×103Pa)答案 见解析解析 由B =p 1p s 得,p 1=Bp s =60%×4.24×103Pa≈2.54×103Pa>2.3×103Pa ,即大于20 ℃时的饱和汽压,故夜里会出现饱和汽,即有露珠形成.(时间:60分钟)题组一 蒸发和沸腾1.下列关于蒸发和沸腾的说法正确的有( )A .蒸发可在任何温度下发生,沸腾亦然B .蒸发只能在一定温度下进行,沸腾亦然C .蒸发发生在液体内、外,沸腾亦然D .蒸发只发生在液体表面,沸腾发生在液体内部和表面答案 D2.要使水在100 ℃以上沸腾,可以采用下列哪种方法( )A .移到高山上去烧B .在锅上加密封的盖C .在水中加盐D .加大火力答案 B解析 气压增大,水的沸点升高,在高山上,气压低,沸点下降;而在锅上加密封的盖,锅内气压增大;水中溶有其他物质,沸点降低;加大火力并不能升高沸点.3.影响蒸发快慢的因素是( )A .绝对湿度B .相对湿度C.表面积D.温度答案BCD解析相对湿度越小,飞出去的水分子数目比跑回来的水分子数目越多,故B对;蒸发还跟液体的表面积和温度有关,表面积越大,温度越高,蒸发的越快.所以选B、C、D.题组二饱和汽和饱和汽压4.饱和汽压是指( )A.当时的大气压B.饱和蒸汽的压强C.水蒸气的压强D.以上都不对答案 B5.如图1所示为水的饱和汽压图象,由图可以知道( )图1A.饱和汽压与温度有关B.饱和汽压随温度升高而增大C.饱和汽压随温度升高而减小D.未饱和汽的压强一定小于饱和汽的压强答案AB解析由图知,水的饱和汽压随温度的升高而增大,因此A、B正确,C项错误;较高的温度条件下的未饱和汽压,可以大于较低温度条件下的饱和汽压,因此D项错误.故正确答案为A、B.6.同种气体在相同温度下的未饱和汽、饱和汽的性质,下面说法正确的是( )A.两种汽的压强一样大,饱和汽的密度较大B.饱和汽的压强最大,分子的平均动能也较大C.两种汽的压强一样大,分子平均动能也一样大D.两种汽的分子平均动能一样大,饱和汽的密度较大答案 D解析液体处于动态平衡的蒸汽叫饱和汽;没有达到饱和状态的蒸汽叫未饱和汽.可见,两种蒸汽在同一温度下密度是不同的,未饱和汽较小,饱和汽较大.由温度是分子平均动能的标志可知这两种汽分子的平均动能相同,而密度不同,两种汽的压强也不同.7.关于饱和汽,说法正确的是( )A.在稳定情况下,密闭容器中如有某种液体存在,其中该液体的蒸汽一定是饱和的B.密闭容器中有未饱和的水蒸气,向容器内注入足够量的空气,加大气压可使水汽饱和C.随着液体的不断蒸发,当液化和汽化速率相等时液体和蒸汽达到的一种平衡状态叫动态平衡D.对于某种液体来说,温度升高时,由于单位时间内从液面汽化的分子数增多,饱和汽压增大答案ACD解析在饱和状态下,液化和汽化达到动态平衡,即达到稳定状态,所以A、C正确;液体的饱和汽压与其温度有关,即温度升高饱和汽压增大,所以D正确;饱和汽压是指液体蒸汽的分气压,与其他气体的压强无关,所以B错误.题组三空气的湿度、湿度计8.空气湿度对人们的生活有很大影响,当湿度与温度搭配得当,通风良好时,人们才会舒适,关于空气湿度,以下结论正确的是( )A.绝对湿度大而相对湿度不一定大,相对湿度大而绝对湿度也不一定大,必须指明温度这一条件B.相对湿度是100%,表明在当时的温度下,空气中的水汽已达到饱和状态C.在绝对湿度一定的情况下,气温降低时,相对湿度将减小D.在绝对湿度一定的情况下,气温升高时,相对湿度将减小答案ABD9.湿球温度计与干球温度计的示数差越大,表示( )A.空气的绝对湿度越大B.空气的相对湿度越大C.空气中的水汽离饱和程度越近D.空气中的水汽离饱和程度越远答案 D解析湿球温度计与干球温度计的示数差越大,表示水分蒸发越快,所以相对湿度越小,即空气中的水汽离饱和程度越远.10.下列关于干湿泡湿度计的说法正确的是( )A.干湿泡湿度计测的是绝对湿度B.湿泡温度计所示的温度高于干泡温度计所示的温度C.干泡温度计所示的温度高于湿泡温度计所示的温度D.干泡温度计与湿泡温度计所示的温度差越大,相对湿度越大答案 C解析因为干湿泡湿度计由两支温度计组成,用来测空气湿度的温度计是干泡温度计,另一支温度计的水银泡上包有棉纱,棉纱的另一端浸在水中,是湿泡温度计,由于水蒸发吸热,湿泡温度计的示数总小于干泡温度计的示数.故C选项正确;相对湿度越小,湿泡温度计上的水蒸发越快,干泡温度计与湿泡温度计所示的温度差越大.11.关于空气湿度,下列说法正确的是( )A.当人们感到潮湿时,空气的绝对湿度一定较大B.当人们感到干燥时,空气的相对湿度一定较小C.空气的绝对湿度用空气中所含水蒸气的压强表示D.空气的相对湿度定义为水的饱和汽压与相同温度时空气中所含水蒸气的压强之比答案BC解析由于在空气中的水蒸气含量不变的情况下,气温越高时饱和汽压越大,人的感觉是越干燥,即人的感觉取决于相对湿度而非绝对湿度,A错误,B正确;空气的相对湿度是指空气中所含水蒸气的压强与同温度下水的饱和汽压的比值,空气的绝对湿度的定义就是用空气中所含水蒸气的压强来表示湿度的方法,故C正确,D错误.故正确答案为B、C.题组四综合应用12.以下说法正确的是( )A.水的饱和汽压随温度的升高而增大B.扩散现象表明,分子在永不停息地做运动C.当分子间距离增大时,分子间引力增大,分子间斥力减小D.一定质量的理想气体,在等压膨胀过程中,气体分子的平均动能减小答案AB解析当分子间的距离增大时,分子间引力和斥力都减小,C错误;一定质量的理想气体,在等压膨胀过程中,温度升高,气体分子的平均动能增大,D错误.故正确答案为A、B.。
——教学资料参考参考范本——高中物理第九章固体液体和物态变化1固体互动课堂学案新人教版选修3_3______年______月______日____________________部门互动课堂疏导引导1.如何正确理解晶体的各向异性在物理性质上,晶体具有各向异性,而非晶体则是各向同性的.通常所说的物理性质包括弹性、硬度、导热性能、导电性能、光的折射性能等.晶体的各向异性是指晶体在不同方向上物理性质不同,也就是沿不同方向去测试晶体的物理性能时测量结果不同.例如晶体在不同的方向还可以有不同的硬度、弹性、热膨胀性质、导电性能等.需要注意的是,晶体具有各向异性,并不是说每一种晶体都能在各种物理性质上表现出各向异性,例如云母、石膏晶体在导热性上表现出显著的各向异性——沿不同方向传热的快慢不同;方铅矿晶体在导电性上表现出显著的各向异性——沿不同方向电阻率不同;立方形的铜晶体在弹性上表现出显著的各向异性——沿不同方向的弹性不同;方解石晶体在光的折射上表现出各向异性——沿不同方向的折射率不同.还应指出的是,只有晶体才会有各向异性的物理性质,多晶体与非晶体一样,物理性质是各向同性的.2.晶体微观结构假说(1)假说的根据:假说的提出是根据晶体外形的规则性和物理性质的各向异性.(2)实验证实,人们用X射线和电子显微镜对晶体的内部结构进行研究后,证实了这种假说是正确的.(3)微观结构理论的内容包括:①组成晶体的物质微粒(分子、原子或离子)是依照一定的规律在空间中整齐地排列的.②微粒的热运动特点表现为在一定的平衡位置附近不停地做微小的振动.3.如何用微观结构理论解释晶体的特性(1)对各向异性的微观解释图9-1-1如图9-1-1所示,这是在一个平面上晶体微质微粒的排列情况.从图上可以看出,在沿不同方向所画的等长直线AB、AC、AD上物质微粒的数目不同.直线AB上物质微粒较多,直线AD上较少,直线AC上更少.正因为在不同方向上物质微粒的排列情况不同,才引起晶体的不同方向上物理性质的不同.(2)对熔点的解释给晶体加热到一定温度时,一部分微粒有足够的动能,克服微粒间的作用力,离开平衡位置,使规则的排列被破坏,晶体开始熔解,熔解时晶体吸收的热量全部用来破坏规则的排列,温度不发生变化.(3)有的物质有几种晶体,如何解释?这是由于它们的物质微粒能够形成不同的晶体结构,例如碳原子按不同的结构排列可形成石墨和金刚石,二者在物理性质上有很大不同.白磷和红磷的化学成分相同,但白磷具有立方体结构,而红磷具有与石墨一样的层状结构.4.多晶体的微观结构及性质多晶体是由许多杂乱无章地排列着的小晶体(晶粒)组成的.平常见到的各种金属材料都是多晶体.把纯铁做成的样品放在显微镜下观察,可以看到它是由许许多多晶粒组成的.晶粒有大有小,最小的只有10-5 cm,最大的也不超过10-3 cm.每个晶粒都是一个小单晶体,具有各向异性的物理性质和规则的几何形状,因为晶粒在多晶体里杂乱无章地排列着,所以多晶体没有规则的几何形状,也不显示各向异性.它在不同方向的物理性质是相同的,即各向同性.多晶体和非晶体的主要区别是多晶体有确定的熔点,而非晶体没有.活学巧用1.下列说法中正确的是()A.显示各向异性的物体必定是晶体B.不显示各向异性的物体必定是非晶体C.具有确定熔点的物体必定是晶体D.不具有确定熔点的物体必定是非晶体解析:非晶体和多晶体都显示各向同性,所以选项A对B错.晶体不论是单晶体还是多晶体都具有确定的熔点,而非晶体没有确定的熔点.所以选项C、D都对.答案:ACD2.关于晶体和非晶体,下列说法中正确的是()A.具有各向同性的物体一定没有明显的熔点B.晶体熔化时,温度不变,则内能也不变C.通常的金属材料在各个方向上的物理性质都相同,所以这些金属都是非晶体D.晶体和非晶体在适当条件下可相互转化解析:多晶体显示各向同性,但具有确定的熔点,A错;晶体熔化时,其温度虽然不变,但其体积和内部结构可能发生变化,则内能就可能发生变化,故B错;金属材料虽然显示各向同性,并不意味着一定是非晶体,可能是多晶体,故选项C错;选项D对.答案:CD3.下列说法错误的是()A.晶体具有天然规则的几何形状,是因为物质微粒是规则排列的B.有的物质能够生成种类不同的几种晶体,因为它们的物质微粒能够形成不同的空间结构C.凡各向同性的物质一定是非晶体D.晶体的各向异性是由晶体内部结构决定的解析:晶体的外形、物理性质都是由晶体的微观结构决定的,选项A、B、D正确.各向同性的物质不一定是非晶体,多晶体也具有这样的性质,选项C错误.答案:C4.如图9-1-2所示为食盐晶体结构示意图,食盐的晶体是由钠离子(图中○)和氯离子(图中●)组成的,这两种离子在空间中三个互相垂直的方向上,都是等距离地交错排列的.已知食盐的摩尔质量是58.5 g/mol,食盐的密度是2.2 g/cm3,阿伏加德罗常数为6.0×1023 mol-1,试估算食盐晶体中两个最近的钠离子中心间的距离.图9-1-2解析:1 mol 食盐中有NA 个氯离子和NA 个钠离子,离子总数为2NA ,因而摩尔体积V 与摩尔质量M 与物质密度ρ的关系为:,所以一个离子所占的体积为.ρMV =ρA A N MN V V 220==由图可知V0就是图中每四个离子所夹的正立方体的体积,此正方体的边长3302ρA N MV d == 而最近的两个钠离子中心间的距离3222ρA N Md r ∙== =1.41×m 33233102.2100.62105.58⨯⨯⨯⨯⨯- =4×10-10 m. 答案:4×10-10 m5.比较金刚石与石墨的结果是( )A.它们是同一种物质,只是内部微粒的排列不同B.它们的物理性质有很大的差异C.由于它们内部微粒排列规则不同,所以金刚石为晶体,石黑是非晶体D.金刚石是单晶体,石墨是多晶体解析:同一种物质微粒可能形成不同的晶体结构,从而生成种类不同的几种晶体,金刚石与石墨是它的一个特例.答案:AB。
高中物理第九章固体液体和物态变化第一节固体课堂探究学案新人教版选修31、“某球形固体物质,由于它具有规则的几何外形,所以它一定是单晶体”,这种说法对吗?为什么?提示:不对。
单晶体规则的几何外形是天生的,而多晶体和非晶体也可以人为加工成规则的几何外形,所以物体外形是否规则不是判断其是否是单晶体的依据。
2、某固体物质,若其各向导热性能不同,则该物质一定是单晶体吗?若其各向导热性能相同呢?提示:一定是单晶体;不一定是单晶体。
这是因为只有单晶体才具有各向异性,但是单晶体具有各向异性的特性,仅是指某些物理性质,并不是所有的物理性质都是各向异性的。
即某种物理性质上表现为各向同性的固体物质可能是非晶体、多晶体,也可能是单晶体。
3、某固体物质,如果在熔化的过程中,温度保持不变,则该固体物质一定是晶体吗?提示:一定是,这是因为所有的晶体(无论是单晶体还是多晶体)都具有确定的熔点,而非晶体没有。
名师精讲1、晶体与非晶体的区别晶体与非晶体的区别主要表现在有无确定的熔点,而不能靠是否有天然规则的几何形状辨别,因为虽然单晶体有天然规则的几何外形,但多晶体与非晶体一样都没有天然规则的几何外形。
2、非晶体与多晶体间的比较(1)相同点:都没有天然规则外形,都具有各向同性的物理性质。
(2)不同点:非晶体没有固定的熔点,多晶体有固定的熔点。
3、单晶体与多晶体间的比较(1)相同点:都属于晶体,有固定的熔点。
(2)不同点:单晶体有天然规则的外形,在某些物理性质上表现为各向异性。
多晶体没有天然规则的外形,物理性质表现为各向同性。
【例题1】关于晶体和非晶体,下列说法中正确的是()A、有规则几何外形的固体一定是晶体B、晶体在物理性质上一定是各向异性的C、非晶体不可能转化为晶体D、晶体有确定的熔点,非晶体没有确定的熔点解析:因为外形是否规则可以用人工的方法处理,所以选项A错误;多晶体在物理性质上是各向同性的,B项错误;实验证明非晶体在适当的条件下可以转化为晶体,C项错误;晶体与非晶体的区别表现在是否有确定的熔点,选项D正确。
第九章固体、液体和物态变化〔情景切入〕“忽如一夜春风来,千树万树梨花开”,“柳树结银花,松树绽银菊”,把我们带进如诗如画的仙境。
大自然蕴藏着无穷的奥秘,洁白轻灵的雪花为我们展露了冰山一角。
这一章我们从分子的三种聚集状态:固态、液态和气态来探究物质处于不同状态时的物理性质。
〔知识导航〕根据分子动理论,分子永不停息地做无规则热运动,分子间存在相互作用的引力和斥力。
这一对矛盾决定了分子的不同聚集状态,也就决定了物质的结构。
当分子无规则运动起主要作用时,物质将呈气体状态;当分子力起主要作用时,物质将呈固体状态;当分子无规则运动与分子力相当时,物质将呈液体状态。
物质的不同结构,自然表现出不同的物理性质。
本章内容共四节,大致可分为两个单元:第一单元包括第1、2节,即“固体”和“液体”,讲述固体和液体的性质,这部分内容可看成是第七章“分子动理论”的具体应用。
第二单元包括第3、4节,即“饱和汽与饱和汽压”和“物态变化中的能量交换”,通过讲述汽化过程的一些知识,再扩展到物态变化中的能量交换。
本章重点:晶体和非晶体;晶体的微观结构;液体的表面张力;浸润和不浸润。
本章难点:饱和汽与饱和汽压;熔化热;汽化热。
〔学法指导〕本章内容是对初中知识的扩展和加深,如何突破本章知识要点,把握重点、掌握方法是关键。
(1)理解晶体的微观结构,从宏观特征入手,通过照片和图示来呈现晶体的几何形状和规则的外形特征。
(2)会用分子动理论解释液体的性质,通过做实验,观察现象、深入思考、发现问题。
(3)从“动”的角度认识现象,理解“动态平衡”的思想。
(4)从分子动理论认识物态变化的能量交换。
(5)重视新旧知识的联系,将物理知识与当前活跃的科研领域结合起来,认识到物理知识在生活中的重要应用。
第一节固体【素养目标定位】了解固体的分类、晶体、非晶体※知道晶体的分类、晶体的结构和性质※理解单晶体的各向异性、多晶体和非晶体的各向同性【素养思维脉络】课前预习反馈知识点1 固体及其分类1.特性(1)固体看得见、摸得着,容易察觉它的存在。
第2讲固体液体和气体知识排查固体的微观结构、晶体和非晶体液晶的微观结构分类比较晶体非晶体单晶体多晶体外形规则不规则熔点确定不确定物理性质各向异性各向同性原子排列有规则,但多晶体每个晶体间的排列无规则无规则形成与转化有的物质在不同条件下能够形成不同的形态,同一物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现,有些非晶体在一定条件下也可转化为晶体典型物质石英、云母、食盐、硫酸铜玻璃、蜂蜡、松香(1)晶体的微观结构特点:组成晶体的物质微粒有规则地、周期性地在空间排列。
(2)用晶体的微观结构解释晶体的特点现象原因晶体有规则的外形由于内部微粒有规则的排列晶体各向异性由于内部从任一结点出发在不同方向的相同距离上的微粒数不同晶体的多形性由于组成晶体的微粒可以形成不同的空间点阵(1)液晶分子既保持排列有序而显示各向异性,又可以自由移动位置,保持了液体的流动性。
(2)液晶分子的位置无序使它像液体,排列有序使它像晶体。
(3)液晶分子的排列从某个方向看比较整齐,而从另外一个方向看则是杂乱无章的。
(4)液晶的物理性质很容易在外界的影响下发生改变。
液体的表面X力现象液体表面各部分间互相吸引的力。
液体的表面X 力使液面具有收缩到表面积最小的趋势。
表面X 力跟液面相切,且跟这部分液面的分界线垂直。
液体的温度越高,表面X 力越小;液体中溶有杂质时,表面X 力变小;液体的密度越大,表面X 力越大。
饱和汽、未饱和汽和饱和汽压 相对湿度(1)饱和汽:与液体处于动态平衡的蒸汽。
(2)未饱和汽:没有达到饱和状态的蒸汽。
(1)定义:饱和汽所具有的压强。
(2)特点:液体的饱和汽压与温度有关,温度越高,饱和汽压越大,且饱和汽压与饱和汽的体积无关。
空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压之比。
即:相对湿度=水蒸气的实际压强同温度水的饱和汽压。
气体实验定律 理想气体1.气体的压强(1)产生原因:由于气体分子无规则的热运动,大量的分子频繁地碰撞器壁产生持续而稳定的压力。
高中物理 9.2 液体学案新人教版选修33课前预习学案一、预习目标(1)知道液体具有一定的体积,不易被压缩,没有固定形状,具有流动性,掌握液体的微观结构。
(2)知道液体表面有收缩的趋势,会分析表面层的分子微观结构,理解液体表面存在张力,会对相关现象做出解释。
(3)知道浸润和不浸润现象,会从分子微观结构对浸润于不浸润想象进行解释。
(4)知道什么是毛细现象,会进行原因分析。
二、预习内容让学生体会到分子动理论不但能在微观意义上研究气体、固体,而且能研究液体。
1、举例说明液体分子间的距离比气体分子间距离小得多。
2、举例说明液体分子间作用力比固体分子间作用力要小。
3、举例说明液体分子的移动比固体更容易。
4、哪些实例说明液体存在表面张力?(有趣的实验可以做一做)5、什么是浸润?什么是不浸润?6、举例说明哪些液体和哪些固体浸润,哪些液体和哪些固体不浸润。
7、液体放在玻璃容器中浸润与不浸润有什么区别?8、从分子力的角度解释浸润与不浸润现象。
9、利用分子动理论解释液体为什么存在表面张力10、什么是浸润?什么是不浸润?11、举例说明哪些液体和哪些固体浸润,哪些液体和哪些固体不浸润。
12、液体放在玻璃容器中浸润与不浸润有什么区别?13、从分子力的角度解释浸润与不浸润现象。
课内探究学案一、学习目标1知道液体具有一定的体积,不易被压缩,没有固定形状,具有流动性,掌握液体的微观结构。
2知道液体表面有收缩的趋势,会分析表面层的分子微观结构,理解液体表面存在张力,会对相关现象做出解释。
3知道浸润和不浸润现象,会从分子微观结构对浸润于不浸润想象进行解释。
4知道什么是毛细现象,会进行原因分析。
学习重点、难点:1液体的三种特殊物理现象。
2.液晶的特性及其在现实技术中的应用二、学习过程(1)为什么液体具有一定的体积,且不易压缩?(2)为什么液体具有流动性?(3)为什么液体的扩散比固体快?(4)为什么说只有晶体才能叫做真正的固体?(5)举例说明哪些液体和哪些固体浸润,哪些液体和哪些固体不浸润。
学案2 固体液体气体
一:基础知识梳理(优化方案P209)
二:考点突破
考点一、气体压强的几种求法
1.平衡状态下气体压强的求法
(1)参考液片法:选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象,分析液片两侧受力情况,建立平衡方程,消去面积,得到液片两侧压强相等方程,求得气体的压强.
(2)力平衡法:选与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象进行受力分析,得到液柱(或活塞)的受力平衡方程,求得气体的压强.
(3)等压面法:在连通器中,同一种液体(中间不间断)同一深度处压强相等.
2.加速运动系统中封闭气体压强的求法
选与气体接触的液柱或活塞为研究对象,进行受力分析,利用牛顿第二定律列方程求解.【例1】若已知大气压强为p0,图1中各装置均处于静止状态,求被封闭气体的压强.[重力加速度为g,图(1)、(2)中液体的密度为ρ,图(3)中活塞的质量为m,活塞的横截面积为S]
图1
考点二、气体实验定律、状态方程的应用
应用气体实验定律或状态方程解题的一般步骤:
(1)明确研究对象(即选取一定质量的气体);
(2)确定气体在初、末状态的参量;
(3)结合气体实验定律或状态方程列式求解;
(4)讨论结果的合理性.
图2
【例2】 (2010·课标全国理综·39(2))如图2所示,一开口汽缸内盛有密度为ρ的某种液体;一长为l的粗细均匀的小瓶底朝上漂浮在液体中,平衡时小瓶露出液面的部分和进入小瓶中液柱的长度均为l/4.现用活塞将汽缸封闭(图中未画出),使活塞缓慢向下运动,各部分气体的温度均保持不变.当小瓶的底部恰好与液面相平时,进入小瓶中的液柱长度为l/2,求此时汽缸内气体的压强.大气压强为p0,重力加速度为g.
考点三、气体实验定律的图象
=常数,
=
图3
一定质量理想气体的状态经历了如图3所示的ab、bc、cd、da四个过程,其中bc的延长线通过原点,cd垂直于ab且与水平轴平行,da与bc平行,则气体体积在( ) A.ab过程中不断增加B.bc过程中保持不变
C.cd过程中不断增加D.da过程中保持不变
考点四、晶体与非晶体
【例4】 (2010·课标全国理综·33(1))关于晶体和非晶体,下列说法正确的是________(填入正确选项前的字母).
A.金刚石、食盐、玻璃和水晶都是晶体
B.晶体的分子(或原子、离子)排列是有规则的
C.单晶体和多晶体有固定的熔点,非晶体没有固定的熔点
D.单晶体和多晶体的物理性质是各向异性的,非晶体是各向同性的
[针对训练1]
图4
(2011·福建·28(1))如图4所示,曲线M、N分别表示晶体和非晶体在一定压强下的熔化过程,图中横轴表示时间t,纵轴表示温度T.从图中可以确定的是________.(填选项前的字母)
A.晶体和非晶体均存在固定的熔点T0
B.曲线M的bc段表示固液共存状态
C.曲线M的ab段、曲线N的ef段均表示固态
D.曲线M的cd段、曲线N的fg段均表示液态
考点五、液体的表面张力及浸润问题
(1)液体与气体、固体分别构成的两个不同液体薄层,浸润时液面是凹面,不浸润时,液面是凸面.
(2)表面层内液体分子间距比液体内部大,不浸润的附着层内液体分子间距比液体内部大,表现引力,浸润的附着层内液体分子间距比液体内部小,表现斥力.
(3)液体的表面张力使液体表面具有收缩的趋势.
图5
【例5】对于液体在器壁附近的液面发生弯曲的现象,如图5所示.对此有下列几种解释,正确的是( )
A.表面层Ⅰ内分子的分布比液体内部疏
B.表面层Ⅱ内分子的分布比液体内部密
C.附着层Ⅰ内分子的分布比液体内部密
D.附着层Ⅱ内分子的分布比液体内部疏
[针对训练2] 把极细的玻璃管插入水中与水银中,如下图所示,正确表示毛细现象的是( )
三:巩固练习
【基础演练】
1.(2011·山东·36(1))人类对自然的认识是从宏观到微观不断深入的过程.以下说法正确的是________.
A.液体的分子势能与体积有关
B.晶体的物理性质都是各向异性的
C.温度升高,每个分子的动能都增大
D.露球呈球状是由于液体表面张力的作用
2.关于液晶,下列说法中正确的有( )
A.液晶是一种晶体
B.液晶分子的空间排列是稳定的,具有各向异性
C.液晶的光学性质随温度的变化而变化
D.液晶的光学性质随外加电压的变化而变化
3.下列关于液体表面现象的说法中正确的是( )
A.把缝衣针小心地放在水面上,针可以把水面压弯而不沉没,是因为针的重力小,又受到液体的浮力的缘故
B.处于失重状态的宇宙飞船中,一大滴水银会成球状,是因为液体内分子间有相互吸引力
C.玻璃管道裂口放在火上烧熔,它的尖端就变圆,是因为熔化的玻璃在表面张力的作用下,表面要收缩到最小的缘故
D.飘浮在热菜汤表面上的油滴,从上面观察是圆形的,是因为油滴液体呈各向同性的缘故
4.(2010·上海理综·6)民间常用“拔火罐”来治疗某些疾病,方法是将点燃的纸片放入一个小罐内,当纸片燃烧完时,迅速将火罐开口端紧压在皮肤上,火罐就会紧紧地被“吸”在皮肤上.其原因是,当火罐内的气体( )
A.温度不变时,体积减小,压强增大
B.体积不变时,温度降低,压强减小
C.压强不变时,温度降低,体积减小
D.质量不变时,压强增大,体积减小
5.一定质量的理想气体,由状态a经b变化到c,如图6所示,则下列四图中能正确反映出这一变化过程的是( )
图6
图7
6.(2010·上海物理·10)如图7所示,玻璃管内封闭了一段气体,气柱长度为l,管内外水银面高度差为h,若温度保持不变,把玻璃管稍向上提起一段距离,则( ) A.h,l均变大
B.h,l均变小
C.h变大,l变小
D.h变小,l变大
【能力提升】
7.(2010·开封模拟)(1)干湿泡温度计通常由干泡温度计和湿泡温度计组成,由于蒸发________,湿泡所示的温度________(选填“大于”或“小于”)干泡所示的温度.干湿泡温度计温差的大小与空气湿度有关,温度相差越大,说明空气越________(选填“干燥”或“潮湿”).
(2)一活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸内,初始时气体体积为3.0×10-3m3.用DIS 实验系统测得此时气体的温度和压强分别为300 K和1.0×105Pa.推动活塞压缩气体,稳定后测得气体的温度和压强分别为320 K和1.6×105 Pa.
①求此时气体的体积;
②保持温度不变,缓慢改变作用在活塞上的力,使气体压强变为8.0×104 Pa,求此时气体的体积.
8.有一排气口直径为2.0 mm的压力锅,如图8甲所示,排气口上用的限压阀A的质量为34.5 g,根据图乙所示的水的饱和汽压跟温度关系的曲线,求:当压力锅煮食物限压阀放气时(即限压阀被向上顶起时)锅内能达到的最高温度.(g取10 m/s2,1标准大气压即1 atm =1.0×105 Pa)
9.(2009·海南高考)一气象探测气球,在充有压强为1.00 atm(即76.0 cmHg)、温度为27.0 ℃的氦气时,体积为3.50 m3.在上升至海拔6.50 km高空的过程中,气球内氦气逐渐减小到此高度上的大气压36.0 cmHg,气球内部因启动一持续加热过程而维持其温度不变.此后停止加热,保持高度不变.已知在这一海拔高度气温为-48.0 ℃.求:
(1)氦气在停止加热前的体积;
(2)氦气在停止加热较长一段时间后的体积.
图9
10.(2009·宁夏高考)图9中系统是由左右两个侧壁绝热、底部导热、截面积均为S
的容器组成.左容器足够高,上端敞开,右容器上端由导热材料封闭.两个容器的下端由可
忽略容积的细管连通.容器内两个绝热的活塞A、B下方封有氮气,B上方封有氢气.大气
的压强为p0,温度为T0=273 K,两活塞因自身重量对下方气体产生的附加压强均为0.1p0.
系统平衡时,各气体柱的高度如图所示.现将系统的底部浸入恒温热水槽中,再次平衡时A
上升了一定的高度.用外力将A缓慢推回第一次平衡时的位置并固定,第三次达到平衡后,
氢气柱高度为0.8h.氮气和氢气均可视为理想气体.求:
(1)第二次平衡时氮气的体积;
(2)水的温度.。